案例教學在無機非金屬材料工程專業教學中的應用

鄭嬌玲，王德志，張偉鋼

（1.滁州學院材料與化學工程學院，安徽滁州 239000;2.滁州市科學技術局，安徽滁州 239000）

案例教學作為一種教學形式，最早運用在1910 年美國哈佛大學的法學院醫學院，后被引入哈佛商學院并取得良好的效果。因此，從二十世紀50 年代世界各國開始在專業教學中引入案例教學。案例教學以教學內容的變革為前提，以學生行為的轉變為條件，學生對經過周密選擇和準備的案例展開討論，通過各種觀點、知識、信息的碰撞啟示理論和啟迪思維，提高了學生分析問題和解決問題的能力。我國教育部“關于加強專業學位研究生案例教學和聯合培養基地建設的意見”中也提到：案例教學是通過案例真實情境的再現，將課堂的理論知識與實踐工作有機結合起來，培養學生對問題的分析與理解并加以解決的能力，從而真正掌握理論，形成觀點的教學方式。案例教學在化學、化工和材料相關課程教學中存在較高的應用價值。

1 案例教學在無機非金屬材料工程專業教學中應用的必要性

培養能夠適應時代要求，特別是具有創新精神、實干能力的無機非金屬材料工程專業高素質應用型人才是我們面臨的一個緊迫又現實的課題。針對目前專業人才培養過程中存在理論教學與生產實踐之間差距大，企業對專業人才日益增長的需求增大，相對于課本中的顯性知識而言學生的工程實踐隱性知識不足等問題，深入研究無機非金屬材料工程專業人才培養模式具有重要的意義。

1.1 縮短理論教學與生產實踐之間的差距

無機非金屬材料工程專業作為工程應用類專業，在教學實踐中理論教學體系和實踐教學體系存在一定差距，很大一部分原因是工程實踐訓練不夠，缺乏理論聯系實際。采用案例教學法，基于學生自己的體驗、理解，結合生產實際，通過必要的教學手段表達出來，能夠基于無機非金屬材料工程基本理論并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

1.2 緩解實踐課時少與企業對無機非金屬專業人才日益增長需求之間的矛盾

作為學校級特色專業，無機非金屬材料工程專業落實“地方性、應用型、開放式、信息化”的辦學定位，以培養高素質的應用型人才為目標。雖然已經意識到學生實踐能力亟待提高，也積極加大實踐課的課時量，努力提高實踐課與理論課之間的比例，但企業對無機非金屬專業人才的專業需求也在增大，案例教學可以緩解實踐課時少與企業對無機非金屬專業人才日益增長需求之間的矛盾。

1.3 增加學生對“隱性知識”的儲備

本專業學生畢業后，工程實踐中相對于在學校學習的“顯性知識”包含較多非正式的、難以表達的經驗、技巧和技能，以及團隊的默契和組織文化等，這是不能通過語言、文字、圖表或符號明確表達的“隱性知識”。傳統教學無法實現對工程實踐中大量“隱性知識”的傳授，而案例教學則可以提供這樣的練習與實踐的機會，把實際工程案例整理成教學案例，讓學生以工程師的角色通過討論、團隊合作等多種形式探尋工程得失的經驗與教訓，增加學生對“隱性知識”的儲備。這些隱性知識對學生畢業后從事生產實際大有益處。

2 案例教學在無機非金屬材料工程專業教學中的應用

2.1 案例教學對象的選擇與案例準備

按照本專業人才培養方案要求和教學計劃安排，在無機非金屬材料工程專業教學中使用的案例教學的課程，以第六學期和第七學期開展的專業課為主，例如“無機非金屬材料工學”“粉體工程與設備”“無機材料工廠工藝設計概論”等。這階段學生具備一定的專業基礎知識，參加過專業見習、工程實訓、專業實習等實踐課程，案例教學的對象是具備了一定理論素養和實踐經驗的大三和大四學生。

案例準備是指根據每門課的教學目的不同選擇適合的案例，結合專業基礎理論以及行業發展前沿，在實踐案例中拓展理論的應用。準備的案例并不一定是某個不容置疑或唯一的標準答案，而需要查資料、看教材、課上討論等。表1 中所列的工程案例——“洛陽浮法”浮法玻璃技術的持續改進和提高，結合無機非金屬材料工學中玻璃成形這一章中浮法成型工藝和浮法成型設備的知識點，學生以課堂討論的形式將行業生產實際中的洛陽浮法與美國浮法、英國浮法相比，有哪些提高和創新；討論錫槽內部的錫熱對流對玻璃質量有何影響；熱風冷卻和冷風冷卻兩種形式的退火窯有什么區別等。從原料配料、稱量，到熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設備和冷端技術以及控制軟件系統的使用，討論如何提高浮法工藝技術和裝備水平。在課堂上進行案例分析學習時，學生積極參與到討論中，通過分析和思考得出自己的判斷和決策，并大膽表達自己的觀點和看法，注重與同伴的交流，集思廣益，相互促進。

表1 無機非金屬材料工程專業教學中使用案例教學的課程及內容實例

2.2 案例的使用形式

案例教學的使用形式主要有課堂討論、角色扮演、合作學習、小組作業等，如表1中所列的“生料均化鏈及粉磨過程中的質量控制”這個工程案例中，學生以質量工程師的角色進入被描述的工程情景現場，為了穩定熟料生產質量，保證高溫車間窯系統的正常運行，對入窯生料均化性提出了嚴格要求。質量工程師需從生料均化鏈——礦山搭配開采、原料預均化、生料配料粉磨和生料均化庫等工藝著手，分析生料粉磨過程中存在的問題，提出提高生料粉磨均化的對策，確保入窯生料率值的穩定性。案例教學過程中企業工程師進入課堂講授工程情景現場，實施雙師同堂授課，帶領學生更好地進入工程師角色，反過來也促進了實際教學案例的收集和分析。

2.3 知識目標、能力目標、素質目標的達成

無機非金屬材料工程專業作為一個實踐性和應用性很強的專業，著力培養基礎實、能力強、素質高、富有社會責任感、具有創新精神和實踐能力的應用型人才。我們在案例教學中構建了“知識-能力-素質”的培養目標，每個案例制定了知識目標清單、能力目標清單和素質目標清單。每個案例都將學生應該掌握的知識點逐一列舉出來，學生可以通過課前預習、上課討論、課后總結的方式加深對知識的掌握。如表1 中所列的“年產2 000噸復合納米ZrO粉體車間工藝設計”這個工程案例中的知識目標：掌握工藝設計的基本原則；掌握生產車間工藝布置的要求；掌握確定工藝流程的依據。能力目標主要指專業能力和通用能力，專業能力著重培養學生能夠應用所學知識分析無機非金屬材料相關領域復雜工程問題，設計或開發解決方案，并通過信息綜合得到合理有效的結論的能力。通用能力著重培養學生創新精神、可持續發展理念和國際化視野，能不斷學習和適應發展的能力。使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具獲得知識的能力。素質目標旨在培養學生社會責任感、職業道德及人文素養。課前預習鼓勵學生用多種方式查閱資料，掌握知識目標；課堂上使用角色扮演、課堂討論、合作學習等多種形式達成能力目標；加強綜合考核力度，主要有平時表現（課堂、研討、過程表現）、項目大作業、案例分析、調研報告、上機、考試等。通過考核鞏固所學的知識，檢驗所形成的能力，形成綜合素質。

3 結束語

結合本專業多門專業課，從案例的選擇、使用形式、分析方法等方面仔細考慮，認真設計，以學生為中心，激發了學生解決實際問題的興趣和求知的欲望，充分調動學生的積極性和主動性，使得學生自主鉆研分析，解決問題，從而達到了知識掌握、能力提高和素質培養的多重目標。案例教學在無機非金屬材料工程專業教學中的應用有助于彌補傳統教學方法的缺陷，培養學生的創新精神與實踐能力，有助于進一步深化教育教學改革，提高應用型人才的培養質量。